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分子篩用于變壓吸附制氮、氧及二氧化碳

日期:2014年11月05日 | 15:32 作者：河南銘澤科技 瀏覽:

    變壓吸附(Pressure Swing Adsorption)技術(shù)是近幾年在工業(yè)上新崛起的氣體分離技術(shù)，其基本原理是利用氣體組分在同體材料上吸附特性的差異以及吸附量隨壓力變化而變化的特性，通過周期性的壓力變換過程實現(xiàn)氣體的分離或提純。
    氮氣是一種惰性保護(hù)氣體。沸石分子篩吸附制氮的原理是基于非極性的O2和N2分子受到極化產(chǎn)生偶極，而O2和N2分子的誘導(dǎo)偶極與吸附劑固有的偶極具有吸附作用。在相同條件下，對N2的誘導(dǎo)力大于O2，因而沸石分子篩吸附N2的量大于O2的量。早期制氮所用的分子篩主要是5A和13X分子篩，然而由于它們對N2的分離效果并不好，于是現(xiàn)在國內(nèi)外對沸石分子篩的改性研究比較多，特別是利用Li+，Ag+對X型分子篩改性。從模擬結(jié)果推知，陽離子半徑越小，與N2的作用越強(qiáng)，而原子半徑最小的是Li+，因此近幾年對鋰離子改性沸石研究較多。用LiX分子篩作吸附劑對氮氣的吸附量比用NaX分子篩高出50％，證實了模擬的推斷。
    沸石分子篩變壓吸附制氧氣原理和氮氣相同。目前市場上應(yīng)用最活躍的制氧分子篩為Li基x型分子篩，但仍存在不少的問題：由于Li離子在X分子篩上的交換比較難，要達(dá)到高的交換度尤為困難，必然造成成本的增加；Li離子本身是比較貴的離子，增加交換度也意味著成本的增加；這種分子篩制氧得到的氧純度不高，一般不會超過95％。因此，現(xiàn)在制氧分子篩的研究方向仍為對原有分子篩的改性及尋找新型分子篩。中國已有較多新型吸附劑問世，如北大的PU-8型富氧吸附劑，氮氣吸附量大，常溫常壓下為22mL/g，是傳統(tǒng)制氧分子篩的2～3倍，能耗比傳統(tǒng)制氧分子篩低10％以上，且使用壽命長達(dá)15a，性能明顯優(yōu)于傳統(tǒng)分子篩。
    制二氧化碳的原理是利用同體吸附劑在一定壓力下對不同氣體具有選擇性吸附的特性來實現(xiàn)CO2與其他氣體組分的分離。目前研究較多的沸石分子篩吸附劑是4A，5A，13X分子篩。